Инхибитори на кворумното наблюдение: Допринасят за еволюцията на фаговата резистентност на Pseudomonas aeruginosa въз основа на имунната система CRISPR

Антимикробната резистентност е важен проблем в клиничното лечение, а Pseudomonas aeruginosa е потенциална цел за фаге вирусна инфекция след операцията. Лабораторни изследвания са установили, че Pseudomonas aeruginosa използва CRISPR-Cas адаптивни гени на имунната система за генериране на имунна памет до бактериофаги и други паразитни ДНК, еволюира бързо в сложна естествена среда и развиват устойчивост на бактериофаги, като по този начин се ограничава използването на фаг терапия. Последните проучвания показват, че системата quorum Sensing (QS) регулира изразяването на имунната система CRISPR-Cas на Pseudomonas aeruginosa. QS системата на Pseudomonas aeruginosa се състои от LasIR и RhlIR, които могат да регулират изразяването на физиологични функции като имунната система CRISPR-Cas, вирулентност, и биофилм. LasIR регулира изразяването на 3-оксо-C12-хомосеринов лактон (3OC12-HSL) сигнална молекула , RhlIR регулира изразяването на C4-хомосеринов лактон (C4-HSL) сигнална молекула. Ето защо, Изследователите спекулират, че използването на инхибитори на медицински кворумен усещания (Инхибитори на кворумното усещане, QSI) може да ограничи еволюцията на Pseudomonas aeruginosa въз основа на CRISPR имунни loci и да ги прилага за клинични изследвания.

В това проучване, Изследователите използват Baicalein като QSI да проучи неговия ефект върху Pseudomonas aeruginosa CRISPR базирани фаг (DMS3vir) резистентност. В същото време, QS ген мутант щам на Pseudomonas aeruginosa е конструиран така, че мутант щам не може да произвежда 3OC12-HSL и C4-HSL. Чрез допълване 3OC12-HSL и C4-HSL, еволюцията на фаговата резистентност на Pseudomonas aeruginosa въз основа на имунната система CRISPR-Cas е анализирана. Механизъм за проучване на фаг адсорбция и клирънс възможности на Pseudomonas aeruginosa. В допълнение, фаг-чувствителни бактерии (CRISPR-KO) и фаг-устойчиви бактерии (CRISPR-KO повърхностни мутанти) са били използвани като контроли за изследване на промените в способността на Pseudomonas aeruginosa да се конкурират с фаг след QS системата е блокирана.

В контролната група, диво тип фаговата устойчивост на Pseudomonas aeruginosa намалява с увеличаването на фаге плътността. Въпреки това, за разлика от очаквания резултат, че QSI ще намали устойчивостта на Pseudomonas aeruginosa, когато е добавен 100μM baicalein, устойчивостта на Pseudomonas aeruginosa на фаг се увеличава. Когато фаг-чувствителни бактерии инфектират 104pfu или 107pfu фаг, тяхната устойчивост се увеличава значително. Освен това резултатите от изследванията показват, че когато qS системата на Pseudomonas aeruginosa е инхибирана, е трудно фагът да зарази гостоприемника. Когато системата QS е била инхибирана, относителната годност на Pseudomonas aeruginosa в околната среда на 106 pfu фаг се е увеличила значително. В това проучване QSI повлия на изразяването на бактериален тип IV fimbriae, което води до забавено лизиране на бактериалните култури, намаляване на скоростта на фаг адсорбция, и улесняване на еволюцията на фаговата резистентност в бактериалната CRISPR имунна система. Следователно, QSI намалява специфичния терапевтичен ефект на инфекциозни пили тип фаг върху Pseudomonas aeruginosa.